畢業(yè)設計（論文）危險氣體泄露器設計

1、畢業(yè)設計（論文）-危險氣體泄露報警器設計 畢 業(yè) 設 計專 業(yè) 班級學號 學生姓名 指導教師 二 年 月危險氣體泄露報警器設計摘 要質(zhì)量監(jiān)控和隨著各種天然氣煤制氣液化氣的開發(fā)和使用各種可燃性氣體散發(fā)在工作場所和人們生活中為了有效地進行燃氣生產(chǎn)中的氣體成分分析環(huán)境保護中的空氣污染檢測和對民用燃氣泄漏的檢測及報警國內(nèi)外科研人員很早就致力于研究可燃氣體的檢測方法和控制方法研制各式各樣的氣體檢測和分析儀器用于環(huán)境監(jiān)測生產(chǎn)過程中的監(jiān)控及氣體成分分析氣體泄漏報警等無線可燃氣體泄漏報警器適用于各種可燃氣體液化氣天然氣城市煤氣泄漏探測報警即可獨立工作也可方便地配合6防區(qū)防盜現(xiàn)場報警器或智能9防區(qū)無線防盜報警

2、機組網(wǎng)使用隨著時代的不斷進步人們對自己所處環(huán)境的安全性提出了更高的要求尤其是在家居安全方面不得不時刻留意那些不速之客現(xiàn)在很多小區(qū)都安裝了智能報警系統(tǒng)因而大大提高了小區(qū)的安全程度有效保證了居民的人身財產(chǎn)安全由于紅外線是不可見光有很強的隱蔽性和保密性因此在防盜警戒等安保裝置中得到了廣泛的應用此外在電子防盜人體探測等領域中被動式熱釋電紅外探測器也以其價格低廉技術性能穩(wěn)定等特點而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎ABSTRACTQuality is controlled and with various natural gas coal gasification development and use of

3、 liquefied gas various flammable gas are distributed in workplace and in peoples life For the gas composition analysis air pollution detection in environmental protection and detection of the civil gas leakage and calling the police while producing gas effectively domestic and international scientif

4、ic research personnel were devoted to studying the detection method of the flammable gas and controlling the method long ago develop the gas detection of all kinds and analytical instrument the control gas composition analysis gas that are used for in environmental monitoring production process leak

5、 the alarm etc The wireless flammable gas leaks the alarm and suitable for various flammable gas the liquefied gas natural gas city gas and leaks and surveys calling the police can work alone can also cooperate 6 defense area guard against theft on-the-spot alarm or intelligence 9 defense area wirel

6、ess theft-proof alarm call aircrew network use convenientlyWith the constant progress of the times people put forward higher requirement to ones own security of living in the environment especially have to look out for those uninvited guests constantly in the security of the house Install the intell

7、ectual warning system in a lot of districts now therefore improve the safe coefficient of the district greatly have guarantee personal property safety of residence effectively Because the infrared ray is the invisible rays there are very strong disguise and privacy so is widely used in security prot

8、ection device China of guarding against theft warning etc In addition guard against theft in electron human body person who survey field it is cheap with him too that the passive form is hot to clear up the infrared detector of electricity the characteristic that technical feature is stable is well

9、received by the masses of users and professional personagesKeywords gas sensing SCM Piezoelectric IR Wireless launches 目錄引 言1總述2設計要求33方案論證及說明431 方案一防盜報警器的論證4com 紅外線報警器的論證4com 被動式熱釋電紅外報警器的論證432 方案二危險氣體報警器的論證5com 催化燃燒式可燃氣體報警器的論證5com成運放完成的氣體報警器的論證533 方案三無線發(fā)射與接收的論證6com VD5026VD5027無線發(fā)射與接收電路的論證6com PT226

10、2PT2272無線發(fā)射與接收電路的論證634 方案四單片機的論證74 危險氣體泄露報警器設計841 可燃性爆炸氣體的形成842 可燃氣體報警器的分類8com 按使用方法分類8com 按傳感器原理分類843 主要技術指標9com 技術參數(shù)9com 主要特性9com 器件選擇1044 工作原理1045 可燃氣體報警器的應用范圍12com 用于監(jiān)測報警12com 尋找泄漏點12com 個人防護1246 可燃氣體報警器的安裝1247 可燃氣體報警器的維護1348 可燃氣體報警器校準14com準14com 相對校準1449 可燃氣體檢測器的防爆145 紅外熱釋電報警器的電路的設計1551 BISS000

11、1的結構和工作原理15com BISs0001引腳功能說明15com BISSO001的電氣參數(shù)16com BISSO001工作原理1652 BISS0001在熱釋電紅外報警應用電路1753 安裝調(diào)試196 PT2262PT2272編碼解碼電路的設計2061 PT2262PT2272編碼解碼芯片介紹20com PT2262PT2272特點20com PT2262PT2272應用范圍20com PT2262引腳見圖3120com PT2262參數(shù)如表3221com PT2272 解碼電路引腳見圖3222com PT22622272芯片的地址編碼設定和修改2362 PT22622272芯片的發(fā)射與

12、接收23com PT22622272芯片的發(fā)射與接收應用電路的設計24com PT2272接收電路設計257單片機顯示電路的設計2671 MCS-51單片機的介紹2672 單片機的結構有類型2773 MCS-51的引腳說明2874 單片機顯示電路原理30參考文獻33附錄34致 謝40目錄引 言1總述2設計要求33方案論證及說明431 方案一防盜報警器的論證4com 紅外線報警器的論證4com 被動式熱釋電紅外報警器的論證432 方案二危險氣體報警器的論證5com 催化燃燒式可燃氣體報警器的論證5com成運放完成的氣體報警器的論證533 方案三無線發(fā)射與接收的論證6com VD5026VD502

13、7無線發(fā)射與接收電路的論證6com PT2262PT2272無線發(fā)射與接收電路的論證634 方案四單片機的論證74 危險氣體泄露報警器設計841 可燃性爆炸氣體的形成842 可燃氣體報警器的分類8com 按使用方法分類8com 按傳感器原理分類843 主要技術指標9com 技術參數(shù)9com 主要特性9com 器件選擇1044 工作原理1045 可燃氣體報警器的應用范圍12com 用于監(jiān)測報警12com 尋找泄漏點12com 個人防護1246 可燃氣體報警器的安裝1247 可燃氣體報警器的維護1348 可燃氣體報警器校準14com準14com 相對校準1449 可燃氣體檢測器的防爆145 紅外熱

14、釋電報警器的電路的設計1551 BISS0001的結構和工作原理15com BISs0001引腳功能說明15com BISSO001的電氣參數(shù)16com BISSO001工作原理1652 BISS0001在熱釋電紅外報警應用電路1753 安裝調(diào)試196 PT2262PT2272編碼解碼電路的設計2061 PT2262PT2272編碼解碼芯片介紹20com PT2262PT2272特點20com PT2262PT2272應用范圍20com PT2262引腳見圖3120com PT2262參數(shù)如表3221com PT2272 解碼電路引腳見圖3222com PT22622272芯片的地址編碼設定和

15、修改2362 PT22622272芯片的發(fā)射與接收23com PT22622272芯片的發(fā)射與接收應用電路的設計24com PT2272接收電路設計257單片機顯示電路的設計2671 MCS-51單片機的介紹2672 單片機的結構有類型2773 MCS-51的引腳說明2874 單片機顯示電路原理30參考文獻33附錄34致 謝40引 言隨著石油化工行業(yè)的發(fā)展易燃易爆氣體的種類和使用范圍都隨之增加這些氣體在生產(chǎn)運輸使用過程中一旦發(fā)生泄漏與空氣混合后將會引發(fā)火災一旦濃度達到爆炸極限將會引發(fā)爆炸事故嚴重危害人民的生命和財產(chǎn)安全由于氣體本身存在的擴散性發(fā)生泄漏之后在外部風力作用下可燃氣體會沿著地表面迅速

16、擴散形成燃燒爆炸或毒害危險區(qū)擴大危害區(qū)域這類事故具有突發(fā)性強擴散迅速救援難度大危害范圍廣等特點一旦發(fā)生可燃氣體泄漏事故必須盡快采取相應措施進行處置才能將事故損失降到最低及時可靠地探測空氣中可燃氣體的含量及時采取有效措施進行補救采取正確的處置方法減少泄漏引發(fā)的事故是避免造成重大財產(chǎn)和人員傷亡的必要條件這就對可燃氣體的檢測和監(jiān)測設備提出了較高的要求作為一種重要的氣體報警器近年來得到了廣泛的使用隨著各種天然氣煤氣液化氣的開發(fā)和使用各種可燃性氣體散發(fā)在工作場所和人們生活中為了有效地進行燃氣生產(chǎn)中的氣體成分分析環(huán)境保護中的空氣污染檢測和對民用燃氣泄漏的檢測及報警國內(nèi)外科研人員很早就致力于研究可燃氣體的檢

17、測方法和控制方法研制各式各樣的氣體檢測和分析儀器用于環(huán)境監(jiān)測生產(chǎn)過程中的監(jiān)控及氣體成分分析氣體泄漏報警等傳統(tǒng)的可燃性氣體報警器大多是被動式現(xiàn)場報警不能進行遠程監(jiān)控報警也很少能主動切斷氣源所以需要設計一種智能的可燃性氣體報警器隨著時代的不斷進步人們對自己所處環(huán)境的安全性提出了更高的要求尤其是在家居安全方面不得不時刻留意那些不速之客現(xiàn)在很多小區(qū)都安裝了智能報警系統(tǒng)因而大大提高了小區(qū)的安全程度有效保證了居民的人身財產(chǎn)安全由于紅外線是可見光有很強的隱蔽性和保密性因此在防盜警戒等安裝置中得到了廣泛的應用此外在電子防盜人體探測等領域中被動式熱釋電紅外探測器也以其價格低廉技術性能穩(wěn)定等特點而受到廣大用戶和專

18、業(yè)人士的歡迎小區(qū)智能報警系統(tǒng)隨著時代的不斷進步人們對自己所處環(huán)境的安全性提出了更高的要求尤其是在家居安全方面不得不時刻留意那些不速之客現(xiàn)在很多小區(qū)都安裝了智能報警系統(tǒng)因而大大提高了小區(qū)的安全程度有效保證了居民的人身財產(chǎn)安全由于紅外線是可見光有很強的隱蔽性和保密性因此在防盜警戒等安裝置中得到了廣泛的應用此外在電子防盜人體探測等領域中被動式熱釋電紅外探測器也以其價格低廉技術性能穩(wěn)定等特點而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎小區(qū)智能報警系統(tǒng)無線可燃氣體泄漏報警器適用于各種可燃氣體液化氣天然氣城市煤氣泄漏探測報警即可獨立工作也可方便地配合防盜現(xiàn)場報警器無線防盜報警組網(wǎng)使用近年來隨著改革開放的深入發(fā)展人民的生

19、活水平有了很大提高各種高檔家電產(chǎn)品和貴重物品為許多家庭所擁有并且人們手中特別是城市居民的積蓄也十分可觀因此越來越多的居民家庭對財產(chǎn)安全問題十分關心目前許多家庭使用了較為安全的防盜門如果再設計和生產(chǎn)一種價廉性能靈敏可靠的防盜報警器用于居民家中必將在防盜和保證財產(chǎn)安全方面發(fā)揮更加有效的作用為此提出防盜報警器的設計任務該報警器適用于家庭防也適用于中小企事業(yè)單位其特點是靈敏可靠一經(jīng)觸發(fā)可以立即報警也可以延時秒再報警以增加報警的突然性與隱蔽性紅外線紅外線具有隱蔽性在露天防護的地方設計一束紅外線可以方便地檢測到是否有人出入此類裝置設計的要點其一是能有效判斷是否有人員進入其二是盡可能大地增加防護范圍當然系統(tǒng)

20、工作的穩(wěn)定性和可靠性也是追求的重要指標至于報警可采用聲光信號此類的要點在于紅外線信號的發(fā)射與接收部分由于目在市場上常用的紅外線發(fā)射器件和接收器件都具有頻率選擇性因此要想得到較好的傳輸距離和穩(wěn)定的性能必須將驅(qū)動紅外線發(fā)射管工作的振蕩電路頻率調(diào)整在紅外發(fā)射器件的工作頻率附近現(xiàn)大部分產(chǎn)品的頻率為38KHz我們在設計該電路時也是讓其555電路組成的振蕩器工作在38KHz附近至于接收電路作為報警工作的話沒有像紅外線通訊那樣要精確地還原出發(fā)射端發(fā)射的每一個數(shù)據(jù)因此相對來說要求可以放寬一些設計時可以通過低通濾波加倍壓整流等措施將發(fā)射的紅外線信號轉(zhuǎn)變成用于控制的直流控制電壓可以理解為當有紅外線信號收到時輸出一

21、個高電平信號如果有人阻斷了紅外線信號輸出一個低電平信號后續(xù)電路通過這個低電平信號啟動報警從實際的效果來看報警信號必帶有鎖存功能即當有人進入設防區(qū)域后報警信號就被鎖住即使人離開報警也將繼續(xù)直到人為的按動復位鍵才停止報警1安裝時要求嚴格精度要求高有角度限制2對安裝場所及位置要求高有時需要多組發(fā)射與接收對管3發(fā)射與接收易受到干擾 各種紅外遙控器的干擾誤報率高4使用壽命短監(jiān)控時電源不可間斷對紅外發(fā)射與接收對管的壽命影響很大com 被動式熱釋電紅外報警器的論證BISS0001是一款高性能的被動式熱釋電紅外線傳感信號處理器它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構成被動式的熱釋電紅外開關這里介紹BISS00

22、01原理和結構以及利用BISS0001設計一種紅外線感應報警裝置熱釋電傳感器是一種近十幾年發(fā)展起來的新型紅外傳感器在紅外檢測領域中占有越來越重要的地位已廣泛應用于紅外測溫紅外報警工業(yè)過程自動監(jiān)控激光測量光譜分析氣體分析紅外攝像和空間技術等諸多方面與其它紅外傳感器相比突出的優(yōu)點之一是可在室溫條件下工作無需致冷盡管如此對于它的溫度穩(wěn)定性仍有必要研究這是因為這種傳感器的應用場合不同環(huán)境溫度可能差別很大BISS0001是一款高性能的被動式熱釋電紅外線傳感信號處理器它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構成被動式的熱釋電紅外開關BISSO001采用高性能CMOS工藝制造功耗很低工作電壓是36V推薦使用5

23、V當工作電壓為5V時輸出的驅(qū)動電流對應為10 mA工作溫度為-2070 貯存溫度-40125熱釋電紅外線傳感器能克服紅外傳感器的缺點所以采用方案二32 方案二危險氣體報警器的論證com 催化燃燒式可燃氣體報警器的論證催化燃燒式可燃氣體報警器探測器由一對催化燃燒式檢測元件組成其中一個元件對可燃氣體非常敏感 該元件上涂有多層催化劑 另一個元件不敏感不敏感元件用于補償環(huán)境變化這一對催化燃燒式檢測元件與電路板上一對電阻構成惠斯通電橋當周圍環(huán)境存在可燃氣體時在催化劑的作用下敏感元件上發(fā)生催化燃燒 這種燃燒是陰燃不會引爆外界可燃氣體 使其溫度升高 可高達500 從而使其電阻增大這樣電橋失去平衡探測器產(chǎn)生與

24、氣體濃度成正比的電信號經(jīng)電路部分放大后由控制器報警缺點是成本高不容易擴展安裝調(diào)試復雜受外界影響較大所以不采用com成運放完成的氣體報警器的論證利用集成運放和少量外圍元件便可完成對氣體傳感器采集到的信號放大處理控制便可完成報警功能工作簡單方便容易實現(xiàn)能進行電路擴展可以單獨使用也可以在小區(qū)內(nèi)組網(wǎng)使用所以可燃氣體報警器探測器選用此方案工作過程如下a電源指示綠燈通電后亮起報警時熄滅報警指示紅燈報警時閃亮接通電源綠燈亮或閃爍3分鐘后報警器開始正常工作當所檢測可燃氣體泄漏達到預警濃度報警器開始報警綠燈熄滅紅燈閃亮發(fā)出滴滴滴的持續(xù)報警聲音同時發(fā)出高頻無線報警信號當所檢測氣體的濃度下降到預警濃度以下報警器停止

25、報警報警器內(nèi)的電路板上已預留繼電器控制電路用戶可方便加裝報警時可由繼電器控制排風扇即時排出可燃氣體也可同時控制氣源電磁閥即時關閉氣源VD5026VD5027是CMOS大規(guī)模集成電路前者通過發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射數(shù)字編碼二者結合在一起構成一個數(shù)字遙控發(fā)射接收系統(tǒng)VD5027需與VD5026配合使用管腳排列圖與VD5026相似也是DIP18腳雙列直插芯片其18腳是8位地址編碼輸入端使用時其狀態(tài)與VD5026的18腳地址狀態(tài)完全對應否則VD5027不能譯碼14腳是信息碼輸入端1013腳及17腳是譯碼輸出端1516腳是內(nèi)置振蕩器電阻輸入端使用時必須與VD5026的1516腳的電阻保持一致 當VD5027譯碼到的

26、地址 VD5O26的地址編碼 與自己的地址編碼對應時接收到的VD5026的l0l3腳的輸入狀態(tài)就被鎖存到VD5027的1013腳直到VD5026的1013腳的輸入狀態(tài)再次改變并被VD5027接收到同時當VD5027譯碼到的地址與自己的地址編碼對應時17腳就輸出高電平但不保持一旦VD5027接收不到該信息17腳就返回到低電平根據(jù)這一特點設計者可以根據(jù)自己的邏輯需要選擇合適的控制端根據(jù)以上介紹可知 同一個由VD5026組成的遙控發(fā)射器通過選擇不同的地址編碼可以控制6561個由VD5027組成的遙控接收器進而可以控制多達6561個對象應用非常方便com PT2262PT2272無線發(fā)射與接收電路的論

27、證PT226PT2272是臺灣普城公司生產(chǎn)的一種CMOS工藝制造的低功耗低價位通用編解碼電路PT22622272最多可有12位 AOA11 三態(tài)地址端管腳 懸空接高電平接低電平 任意組合可提供531441地址碼PT2262最多可有6位 DOD5 數(shù)據(jù)端管腳設定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從6腳串行輸出可用于無線遙控發(fā)射電路PT22622272芯片的地址編碼設定和修改在通常使用中我們一般采用8位地址碼和4位數(shù)據(jù)碼這時編碼電路PT2262和解碼PT2272的第18腳為地址設定腳有三種狀態(tài)可供選擇懸空接正電源接地三種狀態(tài)3的8次方為6561所以地址編碼不重復度為6561組只有發(fā)射端PT2262和接收端PT227

28、2的地址編碼完全相同才能配對使用當兩者地址編碼完全一致時接收機對應的DOD5端輸出約4V互鎖高電平控制信號同時VT端也輸出解碼有效高電平信號用戶可將這些信號加一級放大便可驅(qū)動繼電器功率三極管等進行負載遙控開關操縱此兩種方案都比較方便容易實現(xiàn)這里選用PT2262PT227234 方案四單片機的論證8051是MCS-51系列單片機的典型產(chǎn)品8051單片機包含中央處理器程序存儲器 ROM 數(shù)據(jù)存儲器 RAM 定時計數(shù)器并行接口串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線地址總線和控制總線等三大總線此單片機價格低功能多實現(xiàn)方便外圍電路少所以選用此單片機4 危險氣體泄露報警器設計41 可燃性爆炸氣體的形成可燃

29、性爆炸氣體是指由兩種或兩種以上成分組成的爆炸性物質(zhì)其成分之一是可燃物 還原劑 二是助燃劑 氧化劑 這類爆炸主要是可燃性氣體與空氣或氧氣的混合物所發(fā)生的爆炸如果可燃氣體與空氣或氧氣混合后一旦達到它的爆炸極限遇火源即發(fā)生爆炸一般來說不同的可燃氣體有不同的爆炸極限爆炸極限濃度通常用可燃性氣體的體積百分濃度表示如甲烷的爆炸下限為5它又分為爆炸上限及爆炸下限爆炸下限用LEL表示 Lower Explosive Limit 爆炸上限用UEL表示 Upper Explosive Limit 可燃性氣體在空氣 或氧 中的含量低于下限或高于上限都不會發(fā)生爆炸如果可燃性氣體濃度小于爆炸下限即為過稀的混合物它無爆炸

30、危險引燃時過稀的混合物很快地燃燒掉相反如果可燃性氣體濃度高于爆炸上限即混合物的濃度過大空氣 或氧 的含量不足也不能形成爆炸如空氣中甲烷的爆炸下限為5爆炸上限為15也就是說空氣中甲烷濃度在515是最危險的一旦遇火源即會引起爆炸42 可燃氣體報警器的分類com 按使用方法分類 1 便攜式可燃氣體報警器儀器將傳感器測量電路顯示器報警器充電池抽氣泵等組裝在一個殼體內(nèi)成為一體式儀器小巧輕便易攜帶泵吸式采樣可隨時檢測 2 固定一體式可燃氣體報警器與便攜式一樣不同的是安裝在現(xiàn)場220V交流供電連續(xù)自動檢測報警大多為擴散式采樣 3 固定分體式可燃氣體報警器傳感器和信號變送電路組裝在一個防爆殼體內(nèi)俗稱探頭安裝在

31、現(xiàn)場二次儀表也稱控制器包括數(shù)據(jù)處理顯示器報警控制和電源安裝在控制室 安全場所 探頭擴散式采樣二次儀表顯示報警com 按傳感器原理分類 1 催化燃燒式可燃氣體報警器檢測各種可燃氣體或蒸汽由兩只固定電阻構成惠斯登檢測橋路測量時要在參比和測量電橋上施加電壓使之加熱而發(fā)生催化反應正常情況下電橋是平衡的V1 V2輸出為零如有可燃性氣體存在它的氧化過程會使測量橋被加熱溫度增加而此時參比橋溫度不變電路會測出它們之間的電阻變化V2 V1電橋輸出一個變化的電壓信號這個電壓信號的大小與可燃氣體的濃度成正比它具有選擇性好反應準確穩(wěn)定性好定量檢測控制可靠不易產(chǎn)生誤報目前絕大部分可燃氣體檢測采用該類型傳感器 2 紅外式

32、可燃氣體報警器 根據(jù)濾光技術而定 紅外式傳感器利用各種元素對某個特定波長的吸收原理具有抗中毒性好反應靈敏對大多數(shù)碳氫化合物都有反應但結構復雜成本高 3 半導體式可燃氣體報警器半導體式傳感器利用被測氣體的吸附作用改變半導體的電導率通過電流變化的比較激發(fā)報警電路由于半導體式傳感器測量時受環(huán)境影響較大輸出線形不穩(wěn)定因其反應十分靈敏故目前廣泛用于測量氣體的微漏現(xiàn)象 4 熱導式可燃氣體報警器的工作原理是利用各種氣體不同的熱導系數(shù)即具有不同的熱傳導速率來進行測量的當被測氣體以恒定的流速流人儀器時熱導池內(nèi)的鉑熱電阻絲的阻值會因被測氣體的濃度變化而變化運用惠斯頓電橋?qū)⒆柚敌盘栟D(zhuǎn)換成電信號通過電路處理將信號放大

33、溫度補償線性化使其成為測量值氫氣濃度的測量一般采用熱導式氣體分析儀器由于氫氣的熱導系數(shù)較高一般測量氫氣濃度的分析儀器都采用熱導原理43 主要技術指標com 技術參數(shù) 工作電壓交流220V靜態(tài)功耗2W報警濃度液化氣 0105天然氣 011城市煤氣 H2 燃氣響應恢復時間30s一氧化碳響應恢復時間200s報警音量70dB工作環(huán)境濕度97RH溫度-1550com 主要特性a穩(wěn)定性穩(wěn)定性是指傳感器在整個工作時間內(nèi)基本響應的穩(wěn)定性取決于零點漂移和區(qū)間漂移零點漂移是指在沒有目標氣體時整個工作時間內(nèi)傳感器輸出響應的變化區(qū)間漂移是指傳感器連續(xù)置于目標氣體中的輸出響應變化表現(xiàn)為傳感器輸出信號在工作時間內(nèi)的降低理

34、想情況下一個傳感器在連續(xù)工作條件下每年零點漂移小于10b 靈敏度靈敏度是指傳感器輸出變化量與被測輸人變化量之比主要依賴于傳感器結構所使用的技術大多數(shù)氣體傳感器的設計原理都采用生物化學電化學物理和光學首先要考慮的是選擇一種敏感技術它對目標氣體的閥限制TLV-thresh -old limit value 或最低爆炸限LEL -lower explosive limit 的百分比的檢測要有足夠的靈敏性c 選擇性選擇性也被稱為交叉靈敏度可以通過測量由某一種濃度的干擾氣體所產(chǎn)生的傳感器響應來確定這個響應等價于一定濃度的目標氣體所產(chǎn)生的傳感器響應這種特性在追蹤多種氣體的應用中是非常重要的因為交叉靈敏度會

35、降低測量的重復性和可靠性理想傳感器應具有高靈敏度和高選擇性 d 抗腐蝕性 抗腐蝕性是指傳感器暴露于高體積分數(shù)目標氣體中的能力在氣體大量泄漏時探頭應能夠承受期望氣體體積分10-20倍在返回正常工作條件下傳感器漂移和零點校正值應盡可能小 氣體傳感器的基本特征即靈敏度選擇性以及穩(wěn)定性等主要通過材料的選擇來確定選擇適當?shù)牟牧虾烷_發(fā)新材料使氣體傳感器的敏感特性達到最優(yōu)com 器件選擇aMR513熱線型半導體氣敏元件MR513型氣敏元件通過氣體吸附在金屬氧化物半導體表面而產(chǎn)生熱傳導變化及電傳導變化的原理由白金線圈電阻值變化測定氣體濃度MR513由檢測元件和補償元件配對組成電橋的兩個臂遇可燃性氣體時檢測元件

36、電阻減小橋路輸出電壓變化該電壓變化隨氣體濃度增大而成比例增大補償元件起溫度補償作用該器件適合民用工業(yè)現(xiàn)場的便攜式酒精探測器和汽車點火控制系統(tǒng)bMQ303A酒精傳感器 MQ303A是一種二氧化錫半導體型酒精氣體傳感器對酒精具有高靈敏度和快速的響應性適合于便攜式酒精探測器和汽車點火控制系統(tǒng)cM007可燃性氣體傳感器 M007可燃性氣體傳感器用于家庭及工業(yè)對丙烷丁烷氫氣及其他可燃性氣體的檢測天然氣液化石油氣等44 工作原理危險氣體泄露報警器電路如圖11工作過程是在待機狀態(tài)下傳感器始終在檢測室內(nèi)可燃性氣體的濃度當室內(nèi)可燃性氣體的濃度超過5時傳感器產(chǎn)生的電壓將超過門限電壓此時振蕩器開始工作輸出脈沖去控制

37、蜂鳴器發(fā)出報警同時經(jīng)三極管控制繼電器將拍風扇打開使可燃性氣體的濃度降低避免因可燃性氣體的濃度過高引起爆炸或使人員發(fā)生中毒同時控制無線發(fā)射電路工作發(fā)出無線報警信號使遠程監(jiān)控人員及時發(fā)現(xiàn)避免重大事故的發(fā)生圖11危險氣體泄露報警器電路45 可燃氣體報警器的應用范圍com 用于監(jiān)測報警將固定式可燃氣體報警器安裝在易燃易爆氣體的生產(chǎn)儲運使用等場所中及時檢測氣體含量及早發(fā)現(xiàn)泄漏并將其與保護系統(tǒng)聯(lián)動使保護系統(tǒng)在氣體達到預先設置的報警值時動作如激活排風扇噴淋自動切斷電源安全報警系統(tǒng)等可以避免事故的發(fā)生com 尋找泄漏點將固定式可燃氣體報警器與計算機連接當泄漏報警后能迅速找到泄漏點采取適當?shù)亩侣┐胧┰谟行┣闆r下

38、由于管線較長容器較多泄漏點較隱蔽而在有效制止泄漏之前一定要確定泄漏的地點由于任何情況下任何氣體或蒸汽都是從其源頭擴散出來的離泄漏點越近氣體的濃度越高當完全擴散后濃度稀釋為零而我們用便攜式報警器可以測量到很多氣體和蒸汽的濃度變化并跟隨濃度的增加發(fā)現(xiàn)源頭報警器所具有的泄漏檢測能力不僅可以快速找到危險源頭而且可以節(jié)省很多時問和費用com 個人防護工作人員進入儲藏危險物品密閉空間進入危險場所的下水溝電纜溝或設備內(nèi)操作時直攜帶便攜式可燃氣體報警器檢測危險氣體或液體 蒸汽 的濃度工作人員在設備檢修置換后應檢測殘留危險氣體或液體 蒸汽 特別是動火前檢測更為重要46 可燃氣體報警器的安裝從一個泄漏點擴散出來的

39、氣體在現(xiàn)場的濃度分布不會是均勻的相近兩點的濃度可能相差很大目前國內(nèi)生產(chǎn)的可燃氣體報警器幾乎全部采用氣體自由擴散式其安裝位置及點數(shù)的選擇是十分重要的既要考慮投資的經(jīng)濟性又要考慮使用的實際效果以確保生產(chǎn)的安全可燃氣體報警器的安裝首先應考慮易爆場合的整體布局可燃氣體的性質(zhì)懸浮性現(xiàn)場的風向風速等具體來說在安裝的時候一般有下面一些原則 1 安裝時探頭必須朝下否則可能會因顆粒物質(zhì)或液體而引起堵塞 當可燃氣體的比重小于空氣時 如煤氣甲烷氫氣等 氣體將往上跑探頭應安裝在易泄漏點的上方氣體容易聚集處而當比重大于空氣比重時 如液化石油氣沼氣汽油煤油等 氣體將下沉探頭應安裝在地面上例如室內(nèi)通風不暢部位和地溝現(xiàn)場通往

40、控制室的地下電纜溝有密封蓋的污水溝槽死角等易積聚可燃氣體的地方安裝在地面上時探頭一般要距地面不少于03m這樣既有利于安裝維護和標定又避免了地面濺水和油塵的污染 2 容易泄漏的地方往往在各種閥門接口等處在這些地方一般要安裝探頭尤其在可燃氣體或液體的安裝接口應安裝二個或二個以上的探頭還應研究泄漏點的泄漏狀態(tài)了解一旦泄漏時是微漏還是噴射狀泄漏如果是微漏安裝的位置就應靠近泄漏點若是呈噴射狀泄漏則安裝的位置應稍遠離泄漏點 3 根據(jù)場所的主導風向和車間空氣自然流動的習慣通道探頭安裝在氣體泄漏點的下風側(cè) 4 冬季的時候門窗一般關閉若發(fā)生可燃氣泄漏會很快達到爆炸下限因此一般在主導風向下風側(cè)設置一檢測點對大廠房

41、可設置多個檢測點 5 對于有可燃氣體泄漏可能性的大中型廠房內(nèi)在壓縮機泵閥反應儲罐和其它容易產(chǎn)生泄漏的高壓氣體設備的周圍建議每10m設置一個檢測點這些設備周圍容易滯留可燃氣體的地方應配制一個以上的探頭 在建筑物外的上述設備周圍按不大于20m的間隔配置并視裝置區(qū)設備的安裝密度和生產(chǎn)過程發(fā)生爆炸的危險程度做相應的增減47 可燃氣體報警器的維護可燃氣體報警器安裝完畢后應定期檢查以避免季節(jié)氣候的影響檢查周期一般為每3個月一次當探頭接近其正常使用壽命或出現(xiàn)非正常讀數(shù)時 任何一次標定顯示值與標準測試氣體濃度相差到10 標定的間隔還應縮短尤其對于采用催化燃燒原理的報警器因為存在雙值現(xiàn)象更應注意如果在探頭安放地

42、區(qū)有某些會降低探頭靈敏度的化學物質(zhì) 硅酸鹽硫化氫鹵化物 發(fā)生泄漏后應立即進行標定 在平常檢查時如需打開盒蓋務必先使用便攜式可燃氣體檢測儀檢測周圍的氣體確認環(huán)境中無可燃氣體存在因為打開盒蓋并與電源連接時可能會成為環(huán)境中可燃氣體的點火源一旦處于爆炸區(qū)將導致嚴重的傷害檢查過程中應注意不要使探頭長時間地接觸可燃氣體以免影響探頭的使用壽命 在平常使用時應注意避免人為的經(jīng)常高濃度可燃氣體的沖擊如不要在探頭附近大量使用固體噴膠殺蟲劑油漆粘劑酒精等可以經(jīng)常用吸塵器清除探頭上進氣孔的灰塵和油污對于采用紅外原理的報警器應使用清潔柔軟的紙擦拭透光窗和鏡面如果臟污程度較嚴重可以用等體積的異丙基醇和水的混合液進行清潔避

43、免探頭經(jīng)常斷電經(jīng)常性的斷電將導致檢測元件工作不穩(wěn)定長時間斷電后由于探頭的吸附特性檢測性能要經(jīng)過72h的預熱時間后才會穩(wěn)定下來在此期間指示可能會發(fā)生錯誤這只是一種過渡狀態(tài)而非儀表失靈可燃氣體報警器大都有上下兩個報警點下限報警一般設置在20LEL上限報警可設置在40 60LEL不宜再高以保證發(fā)生上限報警時用戶能有一定的處理時間48 可燃氣體報警器校準com準通常情況下應根據(jù)儀器自身的要求如催化燃燒式報警器上標明的校準氣體為i-C4Hto或CH4應該就用這種標準氣體進行校準如果沒有標明應盡可能用待測氣體校準一般是先校準儀器零點再用標準氣體校準通常應選用儀器量程805010左右的標準氣體com 相對校

44、準用待測氣體校準儀器是最準確的如沒有待測氣體標準物質(zhì)或待測氣體是未知的就只能選擇用一種氣體校準但檢測另一種氣體的相對校準法即使用校準系數(shù)或校準曲線的方法如果以LEL為單位儀器用甲烷標準氣體校準而要檢測的是乙醇氣體此時就要考慮校準系數(shù)乙醇對甲烷的校準系數(shù)是125也就是用此儀器測得的乙醇實際濃度應為儀器顯示濃度乘以125如儀器顯示為40LEL則實際乙醇濃度為40LEE×125 50LEE校準系數(shù)越接近l則測量結果越準如果以×10 為單位可能就要用到校準曲線校準曲線的斜率越接近l測量結果越準但是由于不同傳感器問的校準系數(shù)校準曲線也會有所不同校準系數(shù)或校準曲線必須由制造商提供因此這

45、一方法也有較大的局限49 可燃氣體檢測器的防爆可燃氣體報警器由于要在防爆現(xiàn)場工作為避免儀表成為引起爆炸的火源在設計制造時就采取了防爆措施即使在有危險性混合物或有危險的現(xiàn)場中也不會成為點火源一般可把安全火花型列為安全程度特別高的防護類型安全火花型電器只能用很小的能量進行工作使得甚至在故障的時候既不能通過短路或斷路火花也不能通過其它的熱效應點燃可爆炸的混合物目前常見的有隔爆型和本安型兩種其防爆形式的標志如下隔爆型本安型隔爆型儀器將電氣部分密封于能承受一定壓力的特種金屬殼內(nèi)其與氣體接觸部分的傳感器通常包復在能分散熱量的粉末冶金體內(nèi)本安型儀器在電路設計時就已將電路內(nèi)電流強度限制在安全的范周內(nèi)弱電流電路

46、的電氣設備不僅在正常情況下而且即使在發(fā)生故障時產(chǎn)生點火花及危險溫度也不能點燃爆炸性氣體這種儀器能從本質(zhì)上抑制點火能力同樣傳感器部分也由粉末冶金體密封5 紅外熱釋電報警器的電路的設計BISS0001是一款高性能的被動式熱釋電紅外線傳感信號處理器它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構成被動式的熱釋電紅外開關這里介紹BISS0001原理和結構以及利用BISS0001設計一種紅外線感應報警裝置51 BISS0001的結構和工作原理com BISs0001引腳功能說明熱釋電傳感器 引腳1 A 可重復觸發(fā)和不可重復觸發(fā)選擇端當設為l時允許重復觸發(fā)反之不可重復觸發(fā)引腳2 VO 控制信號輸出端由有效觸發(fā)的上

47、跳變沿觸發(fā)使 輸出從低電平跳變到高電平視為有效觸發(fā)在輸出延遲時間外和無有效觸發(fā)時保持低電平引腳34 RR1RC1 輸出延遲時間TX調(diào)節(jié)端TX49152R1C1引腳56 RC1RR2 觸發(fā)封鎖時間Ti調(diào)節(jié)端Ti 24R2C2引腳117 VDD VSS 工作電源正負端引腳8 VRFRESET 參考電壓及復位輸入端通常接VDD當接0時可使定時器復位引腳9 Vc 觸發(fā)禁止端當V 02VCC時禁止觸發(fā)反之允許觸發(fā)引腳10 IB 運算放大器偏置電流設置端端引腳1312 2 IN一2 OUT 第2級運算放大器反向輸入端輸出引腳l4l5l6 1 IN1 IN一1 OUT 第1級運算放大器同向輸入端反向輸入端輸

48、出端com BISSO001的電氣參數(shù)BISSO001采用高性能CMOS工藝制造功耗很低工作電壓是36V推薦使用5V當工作電壓為5V時輸出的驅(qū)動電流對應為10 mA工作溫度為-20-70 貯存溫度-40-125com BISSO001工作原理BISS0001是由運算放大器電壓比較器狀態(tài)控制器延遲時間定時器以及封鎖時間定時器等構成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐匪杀辉O置為可重復觸發(fā)和不可重復觸發(fā)2種方式下面分別介紹2種工作方式根據(jù)實際需要利用運算放大器0P1 組成傳感信號預處理電路將信號放大然后耦合給運算放大器OP 2再進行第2級放大同時將直流電位抬高為圖2所標注的 VM 05VDD 后將輸出信號V2轉(zhuǎn)

49、換成有效觸發(fā)信號Vs由于 VH 07 VDDVL 03 VDD所以當VD 5V時可有效抑制±1V的噪聲干擾提高系統(tǒng)的可靠性COP3是一個條件比較器當輸入電壓 VC VR 02VDD 時COP3輸出為低電平封住了與門U2禁止觸發(fā)信號Vs向下級傳遞而當Vc VR時COP3輸出為高電平進入延時周期當A端接0電平時在TX時間內(nèi)任何V2的變化都被忽略直至TX時間結束即所謂不可重復觸發(fā)工作方式當TX時間結束時VO下跳回低電平同時啟動封鎖時間定時器而進入封鎖周期在Ti時間內(nèi)任何V2的變化都不能使VO跳變?yōu)橛行顟B(tài) 高電平 可有效抑制負載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾可重復觸發(fā)方式工作原理圖見圖4可重復觸

50、發(fā)工作方式下的波形在VC 0A 0期間信號VS不能觸發(fā) VS為有效狀態(tài)在Vc 1A 1時Vs可重復觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)并可促使Vo在TX周期內(nèi)一直保持有效狀態(tài)在TX時間內(nèi)只要Vs發(fā)生上跳變則Vo將從Vs上跳變時刻起繼續(xù)延長一個TX周期若Vs保持為1狀態(tài)則一直保持有效狀態(tài)若Vs保持為0狀態(tài)則在TX周期結束后Vo恢復為無效狀態(tài)并且同樣在封鎖時間Ti內(nèi)任何Vs的變化都不能觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)52 BISS0001在熱釋電紅外報警應用電路BISS0001熱釋電紅外報警電路如圖5首先根據(jù)實際需要利用運算放大器OP1組成傳感信號預處理電路將信號放大然后耦合給運算放大器OP2再進行第二級放大同時將直流電位抬高為

51、VM 05VDD 后將輸出信號V2送到由比較器COP1和COP2組成的雙向鑒幅器檢出有效觸發(fā)信號Vs由于VH07VDDVL03VDD所以當VDD 5V時可有效抑制±1V的噪聲干擾提高系統(tǒng)的可靠性 COP3是一個條件比較器當輸入電壓Vc VR 02VDD 時COP3輸出為低電平封住了與門U2禁止觸發(fā)信號Vs向下級傳遞而當Vc VR時COP3輸出為高電平進入延時周期 當A端接0電平時在Tx時間內(nèi)任何V2的變化都被忽略直至Tx時間結束即所謂不可重復觸發(fā)工作方式當Tx時間結束時Vo下跳回低電平同時啟動封鎖時間定時器而進入封鎖周期Ti在Ti時間內(nèi)任何V2的變化都不能使Vo跳變?yōu)橛行顟B(tài)高電平可

52、有效抑制負載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾 以下圖所示的可重復觸發(fā)工作方式下的波形來說明其工作過程 可重復觸發(fā)工作方式下的波形在Vc 0A 0期間信號Vs不能觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)在Vc 1A 1時Vs可重復觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)并可促使Vo在Tx周期內(nèi)一直保持有效狀態(tài) 在Tx時間內(nèi)只要Vs發(fā)生上跳變則Vo將從Vs上跳變時刻起繼續(xù)延長一個Tx周期若Vs保持為1狀態(tài)則Vo一直保持有效狀態(tài)若Vs保持為0狀態(tài)則在Tx周期結束后Vo恢復為無效狀態(tài)并且同樣在封鎖時間Ti時間內(nèi)任何Vs的變化都不能觸發(fā)Vo為有效狀態(tài) 圖5 熱釋電紅外報警電路53 安裝調(diào)試經(jīng)實驗證明本設計此熱釋電開關的抗電磁波干擾性能符合GB104com一般 電磁干擾不會引起誤觸發(fā)探測器在正常靈敏度的范圍內(nèi)受3m外鹵素燈透過玻璃照射不會引起誤觸發(fā)此熱釋電紅外開關只能安裝在室內(nèi)其誤觸發(fā)率與安裝的位置和方式有極大的關系正確的安裝應滿足下列條件 1 遠離空調(diào)冰箱